Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение основания взаимодействием металла с водой.

Опыт выполняйте в вытяжном шкафу! Возьмите кусочек металлического натрия, промокните его фильтровальной бумагой, затем положите в фарфоровую чашечку с водой. Наблюдайте происходящую реакцию. Добавьте к образовавшемуся раствору 2-3 капли фенолфталеина. Составьте уравнение реакции и объясните изменение окраски раствора.

Опыт 2. Получение основания взаимодействием солей со щелочью.

Налейте в пробирки по 1 мл растворов солей: магния, никеля, меди, марганца, кобальта, алюминия, железа и прибавьте к ним по 3-5 капель раствора щелочи до образования осадка. Напишите уравнения реакций и укажите цвет осадков в пробирках. Пробирки с осадками сохраните для опыта 3.

Опыт 3. Получение солей взаимодействием кислот и оснований.

К основаниям, полученным в опыте 2, прибавьте по нескольку капель кислоты до растворения осадков. Напишите уравнения реакций.

Опыт 4. Определение амфотерных свойств гидроксида цинка.

К раствору соли цинка (II) добавьте несколько капель раствора щелочи до выпадения осадка гидроксида. Полученный осадок разделите на две пробирки. В первую пробирку с осадком добавьте кислоту, во вторую - щелочь до растворения осадка. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций и дайте определение амфотерности.

Опыт 5. Получение кислоты взаимодействием оксида с водой.

Опыт выполняйте в вытяжном шкафу! Налейте в колбу 100 мл воды и добавьте в нее 3-5 капель метилоранжа. Поместите на металлическую ложку кусочек серы и зажгите ее в пламени горелки. Ложку с горящей серой опустите в колбу, не касаясь воды и стенок. Когда колба заполнится густым белым газом, опустите ложку в воду и перемешайте. Напишите уравнение реакций и объясните изменение окраски раствора. Укажите характер оксида.

Вопросы и задачи

1. Назовите классы неорганических соединений и дайте их определения.

2. К какому классу неорганических соединений относится каждое из перечисленных веществ? Назовите их: ZnO, HgS, CaCl₂, CaO, CO₂, Mg(HS)₂, Ca(HCO₃)_2, CaCO₃, Ca(OH)₂, Al(OH)₂Cl, H₃PO₄, Mg(OH)₂ .

3. Составьте формулы кислых солей H₃PO₄ при нейтрализации ее щелочью.

4. Составьте формулы основных солей Al(OH)₃ и HCl.

5. Составьте формулы оксидов, которые можно получить, разлагая нагреванием: H₂SiO_3, Mg(OH)₂, CaCO₃, MgCO₃.

6. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать соляная кислота: P₂O₅, Cu(OH)₂, CaO, AgNO₃, H₂SO₄, BaSO₄? Составьте уравнения реакций.

7. С помощью каких реакций можно осуществить превращения:

   

   Лабораторная работа 2 определение молярной массы атома металла Теоретическая часть

Атом - это наименьшая частица элемента, сохраняющая его химические свойства при химических превращениях; система элементарных частиц, состоящая из электронов и ядра, образованного протонами и нейтронами. Совокупность атомов, обладающая одинаковым зарядом ядра, образует химический элемент. Кроме Z - заряда ядра (порядковый номер в периодической системе элементов ПСЭ), элемент характеризуется атомной массой А, валентностью В (номер группы в ПСЭ).

Атомную массу (массу одного атома) различают относительную и абсолютную. Относительная атомная масса Мr - это отношение массы данного атома к 1/12 части массы атома углерода изотопа 12 - ¹²С, величина безразмерная, приведена в таблице Д.И. Менделеева.

Абсолютная атомная масса Ма рассчитывается умножением относительной массы атома на фактор пересчета f=1 атомной единице массы - а.е.м. В системе СИ 1 а.е.м. = 1,661×10^-27 кг. Абсолютную атомную массу Ма = Мr×f, выраженную в а.е.м., называют просто атомной массой.

Моль - это единица измерения количества вещества. 1 моль любого вещества в любом агрегатном состоянии равен количеству вещества, содержащего 6,02×10²³ структурных элементов (атомов, молекул, ионов, электронов и т.д.), т.е. число Авогадро.

Массу 1 моля (М) называют молярной или мольной массой, единица измерения г/моль. Атомная масса элемента и молярная масса атомов этого элемента, содержащая 6,02×10²³ атомов, численно равны, различны только единицы измерения. Например, атомная масса кислорода равна 16 а.е.м., молярная масса атомов кислорода равна

16 г/моль.

Молярную массу атома элемента можно рассчитать экспериментально, определив его молярную массу эквивалента.

Исследования соотношений, в которых элементы соединяются между собой показывают, что они соединяются строго определенными долями. Например, в молекуле HCl один атом водорода соединяется с одним атомом хлора; в молекуле H₂S - 1 атом водорода соединяется с 1/2 атома серы; в молекуле NH₃ 1 атом водорода соединяется с

1/3 атома азота. Эти долевые соотношения взаимодействующих элементов получили название эквивалентов, что означает «равноценный или равнозначный». Эквивалент (Э) - это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентной одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Эквивалент как и атом, молекула или ион безразмерен.

Молярной массой эквивалента (Мэ), или эквивалентной массой, называют массу одного моля эквивалентов (содержащего 6,02×10²³ эквивалентов, единица измерения г/моль. Молярные массы эквивалентов элементов (эквивалентные массы) рассчитывают по формулам:

для простого вещества: Мэ = Ма/В;

для сложного вещества Мэ = M/В×n,

где Ма - молярная масса атомов элемента, г/моль;

М - молярная масса молекул вещества, г/моль;

В - валентность атома или функциональной группы в молекуле;

n - число функциональных групп в молекуле.

Для кислот функциональной группой является ион водорода ( ), для оснований - ион гидроксида ( ), для солей - ион металла. Например, в ионообменной реакции участвуют 3 иона водорода. С одним ионом водорода взаимодействуют 1 молекула NaOH и 1/3 молекулы H₃PO₄ . В результате получается 1/3 молекулы Na₃PO₄ и 1 молекула Н₂О. Для этой реакции эквивалентные соединения составляют: для NaOH Э = 1 молекула NaOH, для H₃PO₄ Э = 1/3 молекулы H₃PO₄, для Na₃PO₄ Э = 1/3 молекулы Na₃PO₄, для Н₂О Э = 1 молекула Н₂О. Молярные массы эквивалентов, указанных веществ в г/моль составляют: Мэ(NaOH) = М/1 = 40; Мэ(H₃PO₄) - М/3 = 98/3 = 32,6; Мэ(Na₃PO₄) = М/3 = 164/3=54,6; Мэ(Н₂О) = М/1 = 18.

Эквивалентным объемом (Vэ) называют объем, соответствующий эквиваленту молекулы газа. При нормальных условиях (н.у.) Т = 273К или 0°С, р = 101,03кПа или 1 атм 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л (согласно закону Авогадро). Эквивалентный объем молекулы Н₂ рассчитывается из пропорции:

2 г (молярная масса Н₂) занимает объем 22,4 л

1 г (молярная масса эквивалента) занимает объем Vэ(Н₂)

Решая пропорцию, получим Vэ(Н₂) = (22,4×1)/2 = 11,2 л. Эквивалентный объем кислорода равен: Vэ(О₂) = (22,4×8)/32 = 5,6 л,

где 8 г - молярная масса эквивалента; рассчитана Мэ=А/В;

32 г - молярная масса молекулы О₂, рассчитана М=2А.

Эквивалентные соотношения взаимодействующих в реакциях веществ рассчитываются по закону эквивалентов, установленному Рихтером: «Все вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах». Согласно закону, массы участвующих в реакции веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов:

,

т.е. количество молей эквивалентов, участвующих в реакции веществ, равны между собой. Данное соотношение сохраняется для взаимодействующих объемов: ; процентов или частей (n): .

Экспериментально молярную массу эквивалента элемента определяют следующими методами:

1. Метод прямого определения - из данных синтеза кислородного или водородного соединения данного элемента. Например, окислением 0,253г металлического магния получен оксид в количестве 0,420 г.; из этих данных вычисляют молярную массу эквивалента магния, т.е. ту массу, которая соединяется с 8,0 г кислорода:

.

2. Аналитический метод - это метод, при котором производят точный анализ соединения элемента с любым другим, молярная масса эквивалента которого известна. Например, рассчитать молярную массу эквивалента хлора по данным анализа хлорида серебра, содержащего 75,26% серебра и 24,74% хлора:

.

3. Метод вытеснения водорода - этот метод применяют для определения молярной массы эквивалента тех металлов, которые способны вытеснить водород из разбавленных кислот и щелочей. Например, при взаимодействии 0,0936 г железа с серной кислотой выделилось при нормальных условиях 373 мл водорода. Определить молярную массу эквивалента железа. Из соотношения находят . Молярную массу атома находят по формуле: М = Мэ×В.